GPS關(guān)系到我們的日常生活的方方面面,，本文主要介紹GPS天線的分類,、結(jié)構(gòu)、性能應(yīng)該掌握的幾點(diǎn),，以及在選擇GPS天線過(guò)程中需要注意的事項(xiàng),，給需要采購(gòu)的一些建議。
一,、GPS概述
GPS就是通過(guò)接受衛(wèi)星信號(hào),，進(jìn)行定位或者導(dǎo)航的終端。而接受信號(hào)就必須用到天線,。 GPS衛(wèi)星信號(hào)分為L(zhǎng)1和L2,，頻率分別為1575.42MHZ和1228MHZ，其中L1為開(kāi)放的民用信號(hào),，信號(hào)為圓形極化,。信號(hào)強(qiáng)度為166-DBM左右，屬于比較弱的信號(hào),。這些特點(diǎn)決定了要為GPS信號(hào)的接受準(zhǔn)備專門的天線,。
二、GPS天線的分類
1,、從極化方式上GPS天線分為垂直極化和圓形極化,。以現(xiàn)在的技術(shù)，垂直極化的效果比不上圓形極化,。因此除了特殊情況,，GPS天線都會(huì)采用圓形極化。
2,、從放置方式上GPS天線分為內(nèi)置天線和外置天線,。天線的裝配位置也是十分重要。早期GPS手持機(jī)多采用外翻式天線,，此時(shí)天線與整機(jī)內(nèi)部基本隔離,，EMI幾乎不對(duì)其造成影響，收星效果很好?，F(xiàn)在隨著小型化潮流，GPS天線多采用內(nèi)置,。此時(shí)天線必須在所有金屬器件上方,，殼內(nèi)須電鍍并良好接地，遠(yuǎn)離EMI干擾源,，比如CPU,，SDRAM，SD卡,，晶振,，DC/DC,。
車載GPS的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越普遍。而汽車的外殼,，特別是汽車防爆膜會(huì)GPS信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重的阻礙,。一個(gè)帶磁鐵(能吸附到車頂)的外接天線對(duì)于車載GPS來(lái)說(shuō)是非常有必要的。
三,、GPS天線的構(gòu)造
目前絕大部分GPS天線為右旋極化陶瓷介質(zhì),，其組成部分為：陶瓷天線、低噪音信號(hào)模塊,、線纜,、接頭。
其中陶瓷天線也叫無(wú)源天線,、介質(zhì)天線,、PATCH，它是GPS天線的核心技術(shù)所在,。一個(gè)GPS天線的信號(hào)接受能力,，大部分取決與其陶瓷部分的成分配料如何。
低噪聲信號(hào)模塊也稱為LNA,，是將信號(hào)進(jìn)行放大和濾波的部分,。其元器件選擇也很重要，否則會(huì)加大GPS信號(hào)的反射損耗,，以及造成噪音過(guò)大,。
線纜的選擇也要以降低反射為標(biāo)準(zhǔn)，保證阻抗的匹配,。
四,、GPS天線的性能
影響GPS天線性能的主要是以下幾個(gè)方面：
1、陶瓷片：陶瓷粉末的好壞以及燒結(jié)工藝直接影響它的性能?，F(xiàn)市面使用的陶瓷片主要是25×25,、18×18、15×15,、12×12,。陶瓷片面積越大，介電常數(shù)越大,，其共振頻率越高,，接受效果越好。陶瓷片大多是正方形設(shè)計(jì),，是為了保證在XY方向上共振基本一致,，從而達(dá)到均勻收星的效果。
2、銀層：陶瓷天線表面銀層可以影響天線共振頻率,。理想的GPS陶瓷片頻點(diǎn)準(zhǔn)確落在1575.42MHz,，但天線頻點(diǎn)非常容易受到周邊環(huán)境影響，特別是裝配在整機(jī)內(nèi),，必須通過(guò)調(diào)整銀面涂層外形,，來(lái)調(diào)節(jié)頻點(diǎn)重新保持在1575.42MHz。因此GPS整機(jī)廠家在采購(gòu)天線時(shí)一定要配合天線廠家,，提供整機(jī)樣品進(jìn)行測(cè)試,。
3、饋點(diǎn)：陶瓷天線通過(guò)饋點(diǎn)收集共振信號(hào)并發(fā)送至后端,。由于天線阻抗匹配的原因,，饋點(diǎn)一般不是在天線的正中央，而是在XY方向上做微小調(diào)整,。這樣的阻抗匹配方法簡(jiǎn)單而且沒(méi)有增加成本,。僅在單軸方向上移動(dòng)稱為單偏天線，在兩軸均做移動(dòng)稱為雙偏,。
4,、放大電路：承載陶瓷天線的PCB形狀及面積。由于GPS有觸地反彈的特性,，當(dāng)背景是7cm×7cm無(wú)間斷大地時(shí),，patch天線的效能可以發(fā)揮到極致。雖然受外觀結(jié)構(gòu)等因素制約,，但盡量保持相當(dāng)?shù)拿娣e且形狀均勻,。放大電路增益的選擇必須配合后端LNA增益。Sirf的GSC3F要求信號(hào)輸入前總增益不得超過(guò)29dB,，否則信號(hào)過(guò)飽和會(huì)產(chǎn)生自激,。
GPS天線有四個(gè)重要參數(shù)：增益(Gain)、駐波(VSWR),、噪聲系數(shù)(Noise figure),、軸比(Axial ratio)。其中特別強(qiáng)調(diào)軸比,，它是衡量整機(jī)對(duì)不同方向的信號(hào)增益差異性的重要指標(biāo),。由于衛(wèi)星是隨機(jī)分布在半球天空上，所以保證天線在各個(gè)方向均有相近的敏感度是非常重要的,。軸比受到天線性能,、外觀結(jié)構(gòu)、整機(jī)內(nèi)部電路及EMI等影響,。
五、GPS天線的選擇
大陸能自行生產(chǎn)GPS陶瓷天線的廠家主要是艾福電子通訊有限公司、嘉興佳利電子,、飛利華電子,、嘉康電子等廠家。
臺(tái)灣也有麗臺(tái)等廠家,。
大部分廠家LNA均從國(guó)內(nèi)外采購(gòu)陶瓷部分,，配合設(shè)計(jì)的放大電路。采購(gòu)可以選擇歐橋電子,。
超級(jí)智能終端越來(lái)越成為大勢(shì)所趨,，狹小的空間對(duì)配件的大小提出了很高的要求。
目前國(guó)內(nèi)的技術(shù)只在15×15以上成熟,，10×10以上基本成熟,。更小的天線就需要進(jìn)口。